嵌入式C語言中的volatile關鍵字

/*********以下是轉載《16道嵌入式C語言面試題中的一題》***********/

關鍵字volatile有什麼含意 並給出三個不同的例子。 
一個定義為volatile的變數是說這變數可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去 
假設這個變數的值了。精確地說就是，最佳化器在用到這個變數時必須每次都小心地重新讀 
取這個變數的值，而不是使用儲存在寄存器裡的備份。下面是volatile變數的幾個例子： 
1). 平行裝置的硬體寄存器（如：狀態寄存器） 
2). 一個中斷服務子程式中會訪問到的非自動變數(Non-automatic variables) 
3). 多線程應用中被幾個任務共用的變數 
回答不出這個問題的人是不會被僱傭的。我認為這是區分C程式員和嵌入式系統程式員的最 
基本的問題。嵌入式系統程式員經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求vo 
latile變數。不懂得volatile內容將會帶來災難。 
假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑這否會是這樣），我將稍微深究一下，看 
一下這傢伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。 
1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。 
2). 一個指標可以是volatile 嗎？解釋為什麼。 
3). 下面的函數有什麼錯誤： 
int square(volatile int *ptr) 
{ 
return *ptr * *ptr; 
} 
下面是答案： 
1). 是的。一個例子是唯讀狀態寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。 
它是const因為程式不應該試圖去修改它。 
2). 是的。儘管這並不很常見。一個例子是當一個中服務子程式修該一個指向一個buffer 
的指標時。 
3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指標*ptr指向值的平方，但是，由 
於*ptr指向一個volatile型參數，編譯器將產生類似下面的代碼： 
int square(volatile int *ptr) 
{ 
int a,b; 
a = *ptr; 
b = *ptr; 
return a * b; 
} 
由於*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不 
是你所期望的平方值！正確的代碼如下： 
long square(volatile int *ptr) 
{ 
int a; 
a = *ptr; 
return a * a; 
} 

/***********End**********************/開始接觸達芬奇平台上的嵌入式開發也有快兩個月了，各種途徑中都沒有遇到過violate這個關鍵字，看完上面這段話還不是很清楚，於是又看了另一篇文章。

/******** 以下轉載至  小魚兒's blog******************/

volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變數表示可以被某些編譯器未知的因素更改。

用volatile關鍵字聲明的變數i每一次被訪問時，執行組件都會從i相應的記憶體單元中取出i的值。

沒有用volatile關鍵字聲明的變數i在被訪問的時候可能直接從cpu的寄存器中取值（因為之前i被訪問過，也就是說之前就從記憶體中取出i的值儲存到某個寄存器中），之所以直接從寄存器中取值，而不去記憶體中取值，是因為編譯器最佳化代碼的結果（訪問cpu寄存器比訪問ram快的多）。

以上兩種情況的區別在於被編譯成彙編代碼之後，兩者是不一樣的。之所以這樣做是因為變數i可能會經常變化，保證對特殊地址的穩定訪問。

＝＝＝＝＝以下為轉載＝＝＝＝＝＝

volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變數表示可以被某些編譯器未知的因素更改

，比如：作業系統、硬體或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變數，編譯器對訪問該變數的

代碼就不再進行最佳化，從而可以提供對特殊地址的穩定訪問。

使用該關鍵字的例子如下：
int volatile nVint;
　　當要求使用volatile 聲明的變數的值的時候，系統總是重新從它所在的記憶體讀取資料，即

使它前面的指令剛剛從該處讀取過資料。而且讀取的資料立刻被儲存。

例如：
volatile int i=10;
int a = i;
...
//其他代碼，並未明確告訴編譯器，對i進行過操作

int b = i;
　　volatile 指出 i是隨時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編

譯器產生的彙編代碼會重新從i的地址讀取資料放在b中。而最佳化做法是，由於編譯器發現兩次從

i讀資料的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的資料放在b中。而不是重新

從i裡面讀。這樣以來，如果i是一個寄存器變數或者表示一個連接埠資料就容易出錯，所以說vola

tile可以保證對特殊地址的穩定訪問。
　　注意，在vc6中，一般偵錯模式沒有進行代碼最佳化，所以這個關鍵字的作用看不出來。下面

通過插入彙編代碼，測試有無volatile關鍵字，對程式最終代碼的影響：
　　首先，用classwizard建一個win32 console工程，插入一個voltest.cpp檔案，輸入下面的

代碼：
　
＃i nclude <stdio.h>
void main()
{
 int i=10;
 int a = i;
 
 printf("i= %d/n",a);
 //下面彙編語句的作用就是改變記憶體中i的值，但是又不讓編譯器知道
 __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
 }
 
 int b = i;
 printf("i= %d/n",b);
}      
然後，在調試版本模式運行程式，輸出結果如下：
i = 10
i = 32
然後，在release版本模式運行程式，輸出結果如下：
i = 10
i = 10
輸出的結果明顯表明，release模式下，編譯器對代碼進行了最佳化，第二次沒有輸出正確的i值。

下面，我們把 i的聲明加上volatile關鍵字，看看有什麼變化：
＃i nclude <stdio.h>
void main()
{
 volatile int i=10;
 int a = i;
 
 printf("i= %d/n",a);
 __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
 }
 
 int b = i;
 printf("i= %d/n",b);
}      
分別在調試版本和release版本運行程式，輸出都是：
i = 10
i = 32
這說明這個關鍵字發揮了它的作用！

/*************** End *********************/

連結地址：http://blog.chinaunix.net/u/21277/showart_238959.html。

在VC下遇到的可能性比較小，但在嵌入式環境下這就是必須瞭解的了，而且今後達芬奇上的C程式可能需要嵌入彙編來進行最佳化，以後的開發中要注意這個問題了。

這樣看來，volatile關鍵字的作用在於提醒編譯器在用到這個變數時必須每次都小心地重新讀取這個變數的值，而不是使用儲存在寄存器裡的備份；通過這種方式也就給了volatile定義的變數被線程或中斷服務子程式共用使用的能力，否則即使變數在中斷中修改了，終端返回後讀到的值仍然是修改之前的值，這樣的程式會出現這樣那樣不可預知的bug。